多楼层室内环境下的三维几何重建-提交文档1
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2022-08-08
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多楼层室内环境下的三维几何重建
1.背景介绍
在智能制造、AR、机器人等领域，三维重建都有很广泛的应用前景。随着消费级 RGB-D
相机的普及，三维重建的应用场景也得到了很大程度的扩展。对多楼层的室内环境进行稠密
的三维重建，可以应用于混合现实（MR）、室内装修等领域。
目前，虽然有众多专家学者致力于三维重建的研究，但在诸如多楼层室内的复杂环境下
进行稠密三维重建仍然具有以下难点：
模型更新。三维重建输入的是图像序列，不仅需要算法能够选择关键帧，而且还需要在
检测到新关键帧时，能够根据其位姿融合到三维模型中。
高质量表面重建。RGB-D 相机获取的是深度图，根据相机内参生成点云，然而完成三
维重建最终需要获得连续的表面而非离散的三维点。
针对上述难点，我们使用 TSDF（truncated signed distance function）地图来对模型进行
更新，采用 Marching Cube 算法对离散的空间点进行重建获得三角面片。最终，我们使用 Zora
P1 开发板和 Astra Pro 深度相机，基于 ORB-SLAM2 框架进行位姿估计并进行扩展，构建了
一套完整的多楼层大型室内环境稠密重建的系统。
2.系统构成
本项目硬件系统由 Zora P1 开发板、Astra Pro 深度相机、11.6 寸液晶屏，以及为其供电
的锂电池和逆变器组成，如图 1 所示。下面分别对每个模块进行介绍。
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